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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Keine.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ionisationssensor in einem Verbrennungsmotor und auf ein Verfahren zur Verwendung des Ionisationssensors.
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HINTERGRUND
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Ionisierte Teilchen können über eine zwischen zwei Kontakten gebildete elektrische Lücke hinweg elektrisch leiten und dadurch einen Stromkreis schließen und einen Stromfluss durch die Lücke ermöglichen. Wenn die zwei Kontakte, die die Lücke bilden, in einer Brennkammer positioniert sind oder Teil einer solchen sind, dann liefert der Strom Informationen über den Zustand der Verbrennung in der Brennkammer. Der Strom, oder das Ionisationssignal, repräsentiert das Gleichgewicht zwischen Ionenerzeugung und Ionenrekombination, welche sich ändern bei einer Änderung des Drucks, der Flammenbildung und anderer Faktoren. Das Ionisationssignal kann verwendet werden um Verbrennungscharakteristika zu bestimmen.
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Wenn die dem Motor wieder zugeführte Abgasmenge zunimmt oder das Kraftstoff-Luft-Gemisch mager wird, so wird das Ionisationssignal schwächer bis zu einem Punkt, an dem es schwierig oder unmöglich sein kann, es zu verwenden. Verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung der Ionisation sind wünschenswert, um ein nützliches Ionisationssignal unter verschiedenen Betriebsbedingungen des Motors zu erhalten.
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Der Hintergrund der Offenbarung wird hier beschrieben, um den Kontext der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Dies soll nicht aufgefasst werden als Anerkennung oder Andeutung, dass irgendein Teil des Materials, auf das Bezug genommen wurde, veröffentlicht oder allgemein bekannt sei in dem Fachgebiet der vorliegenden Erfindung, weder in den Vereinigten Staaten noch in irgendeinem anderen Land am Prioritätstag von irgendeinem der Ansprüche.
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KURZFASSUNG DER OFFENBARTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen eines Verbrennungsmotors, ein Verfahren zum Betrieb des Verbrennungsmotors und ein Steuergerät, das so aufgebaut ist, dass es das Verfahren implementiert, werden offenbart. Grundsätzlich befassen sich die offenbarten Ausführungsformen mit den oben identifizierten Problemen. Das Verfahren kann teilweise durch das Steuergerät implementiert sein und umfasst die Ermittlung einer Winkelstellung einer Motorwelle und die Versorgung eines Ionensensors, der strömungstechnisch mit einer Brennkammer des Motors verbunden ist, mit einer niedrigen Spannung an einem Beginn eines Verbrennungszyklus zur Erzeugung eines Ionensensorstromes und einer hohen Spannung während eines Fensters für die Ionisationsspannung, das zumindest teilweise auf der Winkelstellung der Welle basiert. Hierbei ist die niedrige Spannung so eingestellt, dass eine vorzeitige Zündung von Kraftstoff in der Brennkammer verhindert wird, und die hohe Spannung ist höher als die niedrige Spannung und ist so eingestellt, dass sie den Ionensensorstrom über einen Stromschwellwert hinaus steigert. In manchen Beispielen beträgt die niedrige Spannung null Volt.
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In manchen Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt zum Betrieb eines Verbrennungsmotors, der eine Brennkammer und einen mit dieser strömungstechnisch verbundenen Ionensensor umfasst. Das Verfahren umfasst eine Versorgung des Ionensensors mit einer hohen Spannung zu einem ersten Zeitpunkt des Verbrennungszyklus, basierend auf einem Kurbelwinkel / einer Winkelstellung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, und eine Unterbrechung der Versorgung des Ionensensors mit der hohen Spannung zu einem zweiten Zeitpunkt des Verbrennungszyklus, basierend auf der Winkelstellung der Kurbelwelle. Dabei beträgt die hohe Spannung mehr als 400 Volt und ist so eingestellt, dass sie einen Ionensensorstrom erzeugt, der höher ist als ein Stromschwellwert.
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In manchen Ausführungsformen umfasst ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor Steuerelektronik, die darauf ausgelegt ist, den Ionensensor mit einer niedrigen Spannung während eines Verbrennungszyklus / Arbeitstakts des Verbrennungsmotors zu versorgen, wobei die niedrige Spannung so eingestellt ist, dass eine vorzeitige Zündung von Kraftstoff in der Brennkammer verhindert wird; nach der Versorgung mit der niedrigen Spannung den Ionensensor mit einer hohen Spannung zu versorgen zu einem ersten Zeitpunkt während des Verbrennungszyklus, der auf einer Winkelstellung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors basiert; und der Unterbrechung der Versorgung des Ionensensors mit der hohen Spannung zu einem zweiten Zeitpunkt des Verbrennungszyklus, basierend auf der Winkelstellung der Kurbelwelle. Dabei ist die hohe Spannung höher als die niedrige Spannung und so eingestellt, dass sie einen Ionensensorstrom über einen Stromschwellwert hinaus steigert.
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Figurenliste
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Die Merkmale dieser Erfindung und die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden ersichtlicher und die Erfindung selbst wird besser verständlich durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, wobei:
- 1 ein Blockdiagramm eines Teils einer Ausführungsform eines Motors zeigt;
- 2 ein Diagramm eines Ionisationssignals zeigt, basierend auf einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Verwendung eines Ionensensors im Motor von 1;
- 3 ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Motors zeigt; und
- 4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Verwendung eines Ionensensors zeigt.
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Übereinstimmende Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten bezeichnen stets dieselben Teile. Wenngleich die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen, sind sie nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und gewisse Merkmale mögen übertrieben dargestellt sein, um die Ausführungsformen besser zu veranschaulichen und zu erläutern.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG OFFENBARTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Um ein Verständnis der Grundlagen der Erfindung zu fördern, wird nun Bezug genommen auf die in den Zeichnungen veranschaulichten und unten beschriebenen Ausführungsformen. Es ist nicht beabsichtigt, dass die unten offenbarten Ausführungsformen erschöpfend sind oder die Erfindung auf die genaue Form einschränken, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart wird. Vielmehr sind die Ausführungsformen so gewählt und beschrieben, dass ihre Lehre für andere Fachleute nutzbar ist. Es versteht sich, dass damit keine Beschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Die Erfindung beinhaltet jegliche Änderungen und weitere Modifikationen der veranschaulichten Vorrichtungen, beschriebenen Verfahren und weiteren Anwendungen der Grundlagen der Erfindung, die normalerweise einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung einfallen würden.
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Die folgenden Begriffe haben die folgende Bedeutung, außer dort, wo eine gegenteilige Absicht ausdrücklich erklärt wird:
- „Circa“, wie es hier verwendet wird in Bezug auf einen messbaren Wert wie eine Menge, eine Zeitdauer und dergleichen, soll verstanden werden als den exakten numerischen Wert beinhaltend, so als ob er ohne den Begriff „Circa“ aufgeführt worden wäre.
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Die Verbindungswörter „umfasst“, „umfassend“ / „enthält“, „enthaltend“, „habend“ und dergleichen bedeuten „beinhalten“, „beinhaltend“ und dergleichen, sind einschließende oder erweiterbare Begriffe und schließen weitere, nicht spezifizierte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.. Im Gegensatz dazu ist der Verbindungsbegriff „bestehend aus“ ein geschlossener Begriff, der kein Hinzufügen nicht spezifizierter Begriffe erlaubt.
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Die Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“, „vierter“ und dergleichen werden, falls überhaupt, in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden, und nicht notwendigerweise, um eine bestimmte fortlaufende oder zeitliche Reihenfolge zu beschreiben. Es versteht sich, dass jegliche Begriffe, die so verwendet werden, unter geeigneten Umständen austauschbar sind, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen zum Beispiel zum Betrieb geeignet sind in anderen Abfolgen als der hier veranschaulichten oder anderweitig beschriebenen. Wenn ein Verfahren hier so beschrieben wird, dass es eine Reihe von Schritten beinhaltet, so ist die hier dargestellte Reihenfolge dieser Schritte in ähnlicher Weise nicht notwendigerweise die einzige Reihenfolge, in der diese Schritte ausgeführt werden können, und gewisse der aufgeführten Schritte können möglicherweise weggelassen werden und/oder gewisse andere Schritte, die hier nicht beschrieben werden, können möglicherweise zum Verfahren hinzugefügt werden. In den Ansprüchen aufgeführte Aktionen können in irgendeiner Reihenfolge ausgeführt werden, insbesondere in einer anderen Reihenfolge als der dargestellten, es sei denn eine Reihenfolge wird ausdrücklich oder inhärent beansprucht. Die Darstellungen in den beigefügten Abbildungen erfordern nicht notwendigerweise eine bestimmte Ordnung oder Reihenfolge.
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Um der Klarheit willen werden Begriffe in ihrer Singularform verwendet und sollen ihre Pluralform beinhalten, außer dort, wo eine gegenteilige Absicht ausdrücklich erklärt wird.
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Wo die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“ oder „in einem Aspekt“ hier vorkommen, beziehen sie sich nicht notwendigerweise alle auf die gleiche Ausführungsform oder den gleichen Aspekt.
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1 ist ein Blockdiagramm eines Teils eines Motors 10. Der Motor 10 umfasst eine Brennkammer 36 in einem Motorblock 30 und einen Kolben 34, der eine Weglänge der Brennkammer 36 in einer Hin- und Herbewegung durchläuft und dadurch eine Pleuelstange 16 bewegt, um eine Kurbelwelle 18 des Motors 10 zu drehen. Ein Sensor 20 ist in der Nähe der Kurbelwelle 18 positioniert, um ihren Drehwinkel zu bestimmen und diesen über eine Kommunikationsleitung 22 an ein Steuergerät 12 zu kommunizieren. Die Kommunikationsleitung 22 übermittelt ein Signal, das analog oder digital sein kann und das einen Wert für einen Drehwinkel darstellt. Das Steuergerät 12 umfasst Steuerelektronik, die so aufgebaut ist, dass sie eine Anweisung für eine Hochspannungsversorgung 40 bestimmt und über eine Kommunikationsleitung 14 kommuniziert. Die Kommunikationsleitung 14 übermittelt ein Signal, das analog oder digital sein kann und das einen Wert für die Spannung eines Ionensensors darstellt. Die Hochspannungsversorgung 40 umfasst einen Ausgang 42, der ein Hochspannungssignal für einen Ionensensor 38 bereitstellt über eine Leitung 44, 48. Ein Strommessgerät ist in Reihe geschaltet zwischen der Hochspannungsversorgung 40 und dem Ionensensor 38 und misst den Strom, der durch den Ionensensor 38 fließt und der in 2 als ein Ionensensorstrom 56 dargestellt ist. Eine Höhe des Ionensensorstroms 56 wird dem Steuergerät 12 über eine Leitung 45 zugeführt. Das Steuergerät 12 kann das Signal verwenden oder übermitteln, um den Massenanteil des in der Brennkammer verbrannten Kraftstoffs zu bestimmen, als eine Funktion der Zeit relativ zum Kurbelwinkel (zur Winkelstellung einer Kurbelwelle), einer Kolbenposition in der Brennkammer, dem Druck in der Brennkammer, einer Position maximalen Zylinderdrucks, oder irgendwelcher anderer Verbrennungscharakteristika, die geeignet sind, den Betrieb des Motors 10 zu verbessern. Der Ionensensor 38 kann eine oder mehrere aus Folgendem umfassen: eine Zündkerze, eine Glühkerze, einen Druckwandler, eine Einspritzdüse, oder einen eigenständigen Wandler (englisch: stand-alone transducer). Als eigenständiger Wandler wird hier ein Wandler bezeichnet, der nur die Funktion erfüllt, einen Strompfad für den Sensorstrom bereitzustellen. Im Gegensatz dazu erfüllen die Zündkerze, die Glühkerze, der Druckwandler und die Einspritzdüse, wenn sie als Ionensensor betrieben werden, diese Funktion und eine Hauptfunktion, wie das Einspritzen von Kraftstoff oder die Erzeugung eines Zündfunkens.
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Der Motor 10 kann ein Viertaktmotor sein. Ein Viertaktmotor beinhaltet einen Ansaugtakt, einen Kompressionstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt. Die Kurbelwelle vollführt zwei volle Umdrehungen, damit sich der Kolben 34 zweimal in die Brennkammer 36 hinein und wieder heraus bewegt. Wie wohlbekannt ist, beginnt der Kolben 34 während des Ansaugtaktes am oberen Totpunkt (OT) und bewegt sich nach unten, bis er den unteren Totpunkt (UT) erreicht, wobei er das Volumen der Brennkammer 36 bei geöffneten Einlassventilen und geschlossenen Auslassventilen vergrößert, während die Brennkammer 36 mit einem Gasgemisch / einer Gasladung versorgt wird. Während des Kompressionstaktes bewegt sich der Kolben 34 vom UT zum OT und komprimiert das Gasgemisch, wobei sowohl Einlass- als auch Auslassventile geschlossen sind. Am Ende des Kompressionstaktes und/oder dem Beginn des Arbeitstaktes, während der Kolben 34 sich nahe des OT befindet, wird das komprimierte Gasgemisch gezündet. Der resultierende Druck durch die Verbrennung des komprimierten Gasgemisches drückt den Kolben zurück nach unten in Richtung des UT. Wie es hier verwendet wird, bedeutet nach oben bzw. oben eine Bewegung in Richtung bzw. eine Position in der Nähe des Zylinderkopfes / Ventilbereichs und nach unten bzw. unten bedeutet eine Bewegung weg von bzw. eine Position fern des Zylinderkopfes und in Richtung bzw. nahe der Kurbelwelle 18.
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2 ist ein Diagramm eines Ionisationssignals 56, basierend auf einer in 4 dargestellten Ausführungsform eines Verfahrens zur Verwendung eines Ionensensors. Im Gegensatz dazu zeigt das Diagramm auch ein Ionisationssignal 58, das aus früheren Verfahren zur Verwendung des Ionensensors resultiert. Zusätzlich veranschaulicht das Diagramm ein Verbrennungsdrucksignal 50 als eine Funktion der Winkelstellung der Kurbelwelle und eine Ionensensorspannung 52, die am Ionensensor anliegt, wobei die Ionensensorspannung 52 eine niedrige Spannung 60 und eine hohe Spannung 54 beinhaltet. Das Ionisationssignal 56 resultiert aus dem Anlegen der Ionensensorspannung 52 an den Ionensensor und das Ionisationssignal 58 resultiert daraus, dass nur die niedrige Ionensensorspannung an dem Ionensensor anliegt. Das Diagramm veranschaulicht, dass durch die zusätzliche hohe Spannung 54 der höchste Ionenstrom von ca. 135 Mikroampere (bei ca. 10-20 Grad) im Ionisationssignal 58 auf ca. 265 Mikroampere im Ionisationssignal 56 erhöht wird. Ein Wert des Ionisationsstromes von 135 Mikroampere ist empfindlich gegenüber Rauschen und kann schwer davon unterschieden werden. Solche schwachen Ionisationssignale können zum Beispiel aus einer hohen Abgasrückführung (AGR) oder fetten oder mageren Luft/Kraftstoff-Mischverhältnissen (LKM) resultieren. In manchen Ausführungsformen veranlasst das Steuergerät die Hochspannungsversorgung dazu, eine Spannung bereitzustellen, die ausreicht, um einen lonisationsstromschwellwert zu überschreiten. In manchen Beispielen beträgt der lonisationsstromschwellwert 175 Mikroampere.
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In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt eine Hochspannungsquelle, die elektrisch an den Ionensensor gekoppelt ist, ein Spannungssignal mit einem niedrigen Wert, bis die Winkelstellung der Kurbelwelle eine erste Winkelstellung der Kurbelwelle erreicht, und erhöht dann das Spannungssignal auf einen hohen Wert, der der hohen Spannung 54 entspricht. Der niedrige Spannungswert wird so gewählt, dass eine Zündung des Gasgemisches verhindert wird, und kann null Volt betragen. Bei einer zweiten Winkelstellung der Kurbelwelle senkt die Hochspannungsquelle das Spannungssignal, zum Beispiel auf die niedrige Spannung 60. Die erste und zweite Winkelstellung der Kurbelwelle, beispielhaft veranschaulicht durch Winkelstellungen 64, 65, definieren ein Hochspannungsfenster 73, das so konfiguriert ist, dass es den Ionenstrom über einen minimalen Stromschwellwert 70 hinaus steigert, zum Beispiel 175 Mikroampere. Das Hochspannungsfenster ist kleiner als ein Ionisationsfenster 74, das durch die Winkelstellungen 64 und 66 definiert wird und während welchem Ionisation in der Brennkammer auftritt. Im vorliegenden Beispiel beträgt das Hochspannungsfenster ca. 12 Grad Kurbelwinkel. Beispielhafte Werte für die niedrige Spannung beinhalten 30, 40, 50, 60, bis zu 400 Volt und jede Spannung dazwischen. Beispielhafte Werte für die hohe Spannung beinhalten 400, 500, 600, 750, 1000, 1500, bis zu 3000 Volt und jede Spannung dazwischen. In einer Variante wird die niedrige Spannung so gewählt, dass ein maximaler Ionenstrom von weniger als 145 Mikroampere resultiert, und die hohe Spannung wird so gewählt, dass ein maximaler Ionenstrom von mehr als 175 Mikroampere resultiert.
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3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines Motors 100. Komponenten des Motors 100, die auf dieselbe Weise funktionieren wie Komponenten des Motors 10, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie in Bezug auf 1 offenbart wurde, umfasst der Motor 10 das Steuergerät 12, das eine Steuerelektronik umfasst, die so aufgebaut ist, dass sie eine Anweisung für die Hochspannungsversorgung 40 bestimmt und über die Kommunikationsleitung 14 kommuniziert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Hochspannungsversorgung 102 bereitgestellt, die ein Umrichter-Steuergerät 106 beinhaltet, das an eine Gleichrichterschaltung 112 gekoppelt ist. Das Umrichter-Steuergerät 106 schaltet Leistungsschalter 120, 122, die an eine (DC) Gleichspannung VIN gekoppelt sind, um eine (AC) Wechselspannung für einen Transformator 110 zu erzeugen. Eine Sekundärwicklung des Transformators 110 versorgt die Gleichrichterschaltung 112 mit einer hochtransformierten Wechselspannung, aus der nach der Gleichrichtung die Spannung VOUT wird, mit der der Ionensensor versorgt wird. Das Umrichter-Steuergerät 106 beinhaltet ebenfalls Steuerelektronik und kann deshalb so aufgebaut sein, dass es mit dem Steuergerät 12 kooperiert. In einer Ausführungsform stellt das Steuergerät 12 für das Umrichter-Steuergerät 106 Signale bereit, die auf die Winkelstellung der Kurbelwelle hinweisen, und das Umrichter-Steuergerät 106 ist so programmiert, dass es anhand des Motortyps (z.B. Funkenzündung oder Kompressionszündung), der Art des vom Motor verbrauchten Kraftstoffs, des AGR-Prozentsatzes, des LKM und irgendwelcher anderer Parameter die Winkelstellungen bestimmt, die den Beginn und das Ende des Hochspannungsfensters kennzeichnen. Die Steuerelektronik im Umrichter-Steuergerät 106 ist so programmiert, dass VOUT von der niedrigen auf die hohe Spannung erhöht wird, basierend auf den Parametern des Hochspannungsfensters. Die Steuerelektronik im Umrichter-Steuergerät 106 kann auch so programmiert sein, dass VOUT basierend auf dem Ionensensorstrom so bereitgestellt wird, dass der Strom über einem minimalen Stromschwellwert bleibt. Wie im Fachgebiet bekannt ist, kann VOUT angepasst werden, indem der Tastgrad der Leistungsschalter 120, 122 verändert wird. Natürlich kann jedes bekannte Schaltnetzteil verwendet werden. Zumindest manche der Aufgaben des Steuergerätes 12 und des Umrichter-Steuergerätes 106 können zwischen diesen und weiteren Steuergeräten verteilt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt das Steuergerät 12 für das Umrichter-Steuergerät 106 Signale bereit, die auf die erwünschte Ausgangsspannung oder den erwünschten Strom hinweisen, und das Umrichter-Steuergerät 106 ist so programmiert, dass es das Schaltmuster der Leistungsschalter 120, 122 bestimmt, um die erwünschte Spannung oder den erwünschten Strom zu erzeugen. Die Signale können dynamisch erzeugt werden, basierend auf aktuellen Betriebsbedingungen des Motors. Das Steuergerät 12 kann die erwünschte Ausgangsspannung oder den erwünschten Strom direkt bestimmen oder indirekt aus der Position der Kurbelwelle.
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In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet ein Steuergerät ein oder mehrere Module, die so aufgebaut sind, dass sie funktional die Operationen des Steuergerätes ausführen. Diese, Module beinhaltende, Beschreibung betont die strukturelle Unabhängigkeit gewisser Aspekte des Steuergerätes und veranschaulicht eine Gliederung der Operationen und Verantwortlichkeiten des Steuergerätes. Es versteht sich, dass andere Gliederungen, die ähnliche Gesamtoperationen ausführen, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung liegen. Module können als Hardware ausgeführt sein und/oder als Prozessanweisungen auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium. Module können über verschiedene Hardware oder computerbasierte Komponenten verteilt sein. Beispielhafte, nicht einschränkende Elemente einer Modulimplementierung umfassen Sensoren, die irgendeinen hier bestimmten Wert bereitstellen, Sensoren, die irgendeinen Wert bestimmen, der ein Vorläufer zu einem hier bestimmten Wert ist, Datenverbindungs- und/oder Netzwerk-Hardware inklusive Kommunikationschips, Schwingquarze, Kommunikationsverbindungen, Kabel, Twisted-Pair-Kabel, Koaxialkabel, geschirmte Kabel, Transmitter, Empfänger und/oder Transceiver, Logikschaltkreise, fest verdrahtete Logikschaltkreise, rekonfigurierbare, entsprechend der Modulspezifikation konfigurierte Logikschaltkreise in einem bestimmten nichtflüchtigen Zustand, irgendein Aktor, einschließlich zumindest eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors, eine Magnetspule, ein als integrierter Schaltkreis realisierter Operationsverstärker, analoge Kontrollelemente (Federn, Filter, Integrierer, Addierer, Dividierer, Verstärkerelemente) und/oder digitale Kontrollelemente.
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Bestimmte hier beschriebene Operationen beinhalten Operationen zur Auswertung und/oder Bestimmung eines oder mehrerer Parameter. Auswertung oder Bestimmung, wie es hier verwendet wird, beinhaltet den Empfang von Werten mit irgendeinem in dem Fachgebiet bekannten Verfahren, einschließlich zumindest des Empfangs von Werten von einer Datenverbindung oder Netzwerkkommunikation, des Empfangs eines auf den Wert hinweisenden elektronischen Signals (z.B. einer Spannung, einer Frequenz, eines Stromes oder eines pulsweitenmodulierten Signals), des Empfangs eines auf den Wert hinweisenden computergenerierten Parameters, des Lesens des Wertes von einem Speicherort auf einem nichtflüchtigen maschinenlesbaren Speichermedium, des Empfangs des Wertes als Run-time-Parameter auf irgendeinem im Fachgebiet bekannten Wege und/oder des Empfangs eines Wertes anhand dessen der ausgewertete Parameter berechnet werden kann und/oder der Referenzierung eines voreingestellten Wertes, der als der Parameterwert interpretiert wird.
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Der Begriff „Steuerelektronik“ beinhaltet, wie er hier verwendet wird, Software und/oder Firmware auf einem oder mehreren programmierbaren Prozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, FPGAs, digitalen Signalprozessoren, festverdrahteter Logik oder Kombinationen davon. Zum Beispiel können in verschiedenen Ausführungsformen die Steuergeräte 12 und 106 die Steuerelektronik umfassen oder Zugriff auf sie haben. Deshalb kann verschiedene Logik in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen auf irgendeine geeignete Weise implementiert sein und würde in Übereinstimmung mit den hier offenbarten Ausführungsformen verbleiben. Es kann zusätzlich erwägt werden, dass ein nichtflüchtiges maschinenlesbares Medium, das Steuerelektronik beinhaltet, in irgendeiner materiellen Form eines computerlesbaren Trägers enthalten ist, wie z.B. Festkörperspeicher, Magnetplatte und optische Scheibe, die einen geeigneten Satz von Computeranweisungen und Datenstrukturen enthalten, die einen Prozessor veranlassen würden, die hier beschriebenen Techniken auszuführen. Ein nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium oder Speicher kann Direktzugriffspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), löschbare programmierbare Festwertspeicher (z.B. EPROM, EEPROM oder Flash-Speicher), elektrisch programmierbare Festwertspeicher (EPROM), Magnetplattenspeicher, oder irgendein anderes Medium umfassen, das verwendet werden kann, um Prozessanweisungen und Datenstrukturen zu übertragen oder zu speichern, und auf das über einen Universalcomputer, einen Spezialcomputer oder eine andere Verarbeitungsvorrichtung zugegriffen werden kann.
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Mit dem Nutzen der hier dargelegten Offenbarungen wird ein Fachmann erkennen, dass die Steuergeräte 12 und 106 so aufgebaut sind, dass sie Operationen ausführen, die verschiedene Technologien verbessern und Verbesserungen bereitstellen in verschiedenen technischen Gebieten. Beispielhafte, nicht einschränkende Technologieverbesserungen beinhalten, ohne Beschränkung, Verbesserungen des Verbrennungsverhaltens von Verbrennungsmotoren, Verbesserungen des Emissionsverhaltens, der Regeneration des Nachbehandlungssystems, der Erzeugung des Motordrehmoments und der Kontrolle des Drehmoments, des Kraftstoffverbrauchs des Motors, verbesserte Haltbarkeit von Komponenten der Abgasanlage von Verbrennungsmotoren und eine verbesserte Kontrolle von Motorengeräusch und Schwingungen. Beispielhafte, nicht einschränkende technische Gebiete, die verbessert werden, beinhalten, ohne Beschränkung, die technischen Gebiete von Verbrennungsmotoren sowie deren Kraftstoffanlage, Nachbehandlungssystem, Vorrichtungen der Luftzufuhr und Vorrichtungen des Ansaugtraktes und der Abgasanlage.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Verwendung eines Ionensensors wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm 300, dargestellt in 4. Das Verfahren kann implementiert sein durch die Steuergeräte 12 und 106. Das Verfahren beginnt bei 302 mit der Bestimmung einer Winkelstellung der Welle. Die Winkelstellung kann die Winkelstellung einer Kurbelwelle sein und weist auf die Position des Kolbens in der Brennkammer hin.
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Das Verfahren setzt sich fort bei 304 mit der Feststellung, ob die Winkelstellung der Welle eine erste Winkelstellung überschreitet. Die erste Winkelstellung entspricht dem Beginn des Hochspannungsfensters. Wenn die Winkelstellung der Welle kleiner ist als die erste Winkelstellung, setzt sich das Verfahren bei 302 fort. Andernfalls setzt sich das Verfahren bei 320 fort mit der Feststellung, ob die Winkelstellung der Welle eine zweite Winkelstellung überschreitet. Die zweite Winkelstellung entspricht dem Ende des Hochspannungsfensters. Wenn die Winkelstellung der Welle kleiner ist als die zweite Winkelstellung, setzt sich das Verfahren fort bei 306 mit der Versorgung des Ionensensors mit einer hohen Spannung und dem anschließenden Erfassen des Ionensensorstromes bei 308. Andernfalls setzt sich das Verfahren fort bei 322, indem die Versorgung des Ionensensors mit der hohen Spannung unterbrochen wird.
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In einer Variante der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Steuerelektronik die Dauer des Hochspannungsfensters anhand von Motorenparametern, wie z.B. Umdrehungen pro Minute, ohne die zweite Winkelstellung zu bestimmen.
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In einer weiteren Variante der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Steuerelektronik den Beginn des Hochspannungsfensters anhand eines Verbrennungszustandssignals, das einen Zustand der Verbrennung darstellt, ohne die erste Winkelstellung zu messen. Das Verbrennungszustandssignal kann zum Beispiel ein Funkenzündungssignal sein. Das Verbrennungszustandssignal kann auch ein Signal sein, das auf den Beginn der Zündung in einem Motor mit Kompressionszündung hinweist. Das Funkenzündungssignal und das Signal des Beginns der Zündung können natürlich auf der Position der Kurbelwelle basieren, so dass die Bestimmung indirekt die erste Winkelstellung impliziert.
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Auch wenn diese Beschreibung spezifische Implementierungsdetails enthält, so sollten diese nicht als Beschränkungen des Umfangs irgendwelcher Erfindungen oder des beanspruchten Gegenstands aufgefasst werden, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch sind für bestimmte Implementierungen bestimmter Erfindungen. Gewisse Merkmale, die in dieser Beschreibung im Kontext verschiedener Implementierungen erläutert sind, können auch in Kombination in einer einzelnen Implementierung ausgeführt sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Kontext einer einzelnen Implementierung beschrieben sind, auch in mehreren Implementierungen separat oder in irgendeiner geeigneten Unterkombination ausgeführt sein. Zudem können ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination herausgenommen werden, auch wenn die Merkmale oben als in gewissen Kombinationen wirkend beschrieben und sogar ursprünglich als solche beansprucht sein mögen, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder eine Variante einer Unterkombination ausgerichtet sein.
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Es sollte erwähnt werden, dass der Begriff „Beispiel“, wie er hier verwendet wird um verschiedene Ausführungsformen zu beschreiben, darauf hinweisen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass solch ein Begriff nicht bedeuten soll, dass solche Ausführungsformen notwendigerweise außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind). Es wurden also bestimmte Implementierungen der Erfindung beschrieben. Andere Implementierungen sind Teil des Umfangs der folgenden Ansprüche. In manchen Fällen mögen Aktionen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind, in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und dennoch gewünschte Ergebnisse erzielen.
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Zu den beispielhaft diskutierten Ausführungsformen können verschiedene Modifikationen und Ergänzungen gemacht werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel beinhaltet der Umfang dieser Erfindung auch Ausführungsformen, die andere Kombinationen von Merkmalen haben, und Ausführungsformen, die nicht alle der beschriebenen Merkmale beinhalten, auch wenn sich die oben beschriebenen Ausführungsformen auf bestimmte Merkmale beziehen. Dementsprechend soll der Umfang der vorliegenden Erfindung alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Variationen umfassen, welche innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen, samt aller ihrer Äquivalente.
